JPH0964733A - 周波数シンセサイザ - Google Patents

周波数シンセサイザ

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JPH0964733A
JPH0964733A JP7240843A JP24084395A JPH0964733A JP H0964733 A JPH0964733 A JP H0964733A JP 7240843 A JP7240843 A JP 7240843A JP 24084395 A JP24084395 A JP 24084395A JP H0964733 A JPH0964733 A JP H0964733A
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JP
Japan
Prior art keywords
frequency
division ratio
loop filter
variable
frequency divider
Prior art date
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Pending
Application number
JP7240843A
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English (en)
Inventor
Masayuki Fujisawa
正行 藤沢
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH0964733A publication Critical patent/JPH0964733A/ja
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数シンセサイザの位相同期ループに設け
た可変分周器の分周比が変化されると、自然角周波数、
ダンピング係数が変化されるため、ループの安定性が損
なわれ、出力周波数範囲を拡大することが困難になる。 【解決手段】 基準発振器1、位相検波器2、可変分周
器3、電圧制御発振器4、ループフィルタ5で構成され
る位相同期ループからなるシンセサイザにおいて、可変
分周器3はプログラム端子P0〜P3に入力される信号
に基づいて分周比が変化設定され、ループフィルタ5に
は第1及び第2の抵抗R11〜14,R21〜24と、
プログラム端子に入力される信号によってON,OFF
動作されるスイッチSW11〜14,SW21〜24が
設けられ、可変分周器3の分周比に対応してスイッチを
ON,OFFし、第1及び第2の抵抗の抵抗値を切り替
えてその時定数を変化設定する。出力周波数の変化にか
かわらず自然角周波数及びダンピング係数を一定に保つ
ことができ、ループの安定性を確保し、かつ出力周波数
の拡大が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は周波数シンセサイザ
に関し、特に電圧制御発振器の出力を可変分周して出力
周波数を変化させる構成を含む周波数シンセサイザに関
する。
【0002】
【従来の技術】この種の周波数シンセサイザは、基準発
振器、位相検波器、低域フィルタ(ループフィルタ)、
電圧制御発振器、可変分周器で構成されており、電圧制
御発振器と位相検波器との間に挿入した可変分周器の分
周比Nを変更することにより周波数の変更が可能であ
る。例えば、図3は従来の周波数シンセサイザの一例を
示すブロック図である。同図において、周波数シンセサ
イザは基準発振器1と、この基準発振器1と可変分周器
3との位相差を検出する位相検波器2と、この位相検波
器2の出力を制御電圧に変換するループフィルタ5と、
その制御電圧に応じた周波数信号を生成して前記可変分
周器3に出力する電圧制御発振器4とを備えている。
【0003】ここで、前記ループフィルタ5は、増幅器
3を主体にして抵抗R1,R2とコンデンサCとで構成
される。また、可変分周器3はプログラム端子P0〜P
3に加えられる信号によってその分周比Nが決定され
る。
【0004】このような、周波数シンセサイザにおいて
は、電圧制御発振器4の出力は可変分周器3において、
プログラム端子P0〜P3に入力される信号によって設
定される分周比Nによって分周され、位相検波器2に入
力される。そして、この位相検波器2において基準発振
器1からの基準信号と比較され、その位相差に応じた信
号が出力され、ループフィルタ5により制御電圧とさ
れ、これに基づいて電圧制御発振器4の発振周波数を制
御することで、任意の周波数の出力信号を出力すること
が可能となる。この場合、基準発振器1の発振信号の周
波数をfrとし、電圧制御発振器4の出力信号の周波数
をfsとすれば、fs=N・frの関係が成立し、これ
に基づく位相同期ループが形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような周波数シン
セサイザにおいては、従来から分周比Nを変化させる
と、その変化量が大きい程、位相同期ループの安定性が
損なわれることが知られている。例えば、特開平5−3
7370号公報でもこの点が指摘されている。これは、
位相同期ループにおいて電圧制御発振器の出力の分周比
Nを変化させるとループ利得Kが変化し、自然角周波数
ωmとダンピング係数ζが変化されるからである。
【0006】ここで、前記K,ωm,ζは次式で表わさ
れる。 K =Ko・Kd/N …(1) ωm=(K/τ1)1/2 …(2) ζ =τ2・ωm/2 …(3) 但し、 Ko:電圧制御発振器の変調感度(単位 rad/V) Kd:位相検波器の検波感度(単位 V/rad) τ1,τ2:ループフィルタの時定数(τ1=R1・
C,τ2=R2・C) である。
【0007】そして、図3に示した周波数シンセサイザ
においては、ループフィルタ5を構成する抵抗R1,R
2及びコンデンサCの値は固定であるため、可変分周器
5の分周比Nが変化すると(1)式からループ利得Kが
変化され、さらに(2),(3)式から自然角周波数ω
m、ダンピング係数ζも変化される。したがって、可変
分周器の分周比Nの変化が大きければ大きいほど、ダン
ピング係数ζが大きく変化され、ループの安定性が損な
われることになる。
【0008】このようなループの安定性の劣化を防止す
るために、従来では可変分周器の分周比Nの変化量を小
さく抑制することによって行っているため、周波数シン
セサイザとして広範囲の出力周波数範囲を得ることが困
難であるという問題が生じている。本発明の目的は分周
比Nの変化量を大きくして出力周波数範囲を拡大する一
方でループの安定性を確保することが可能な周波数シン
セサイザを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の周波数シンセサ
イザは、可変分周器を備える位相同期ループの一部に設
けられて電圧制御発振器の制御電圧を出力するループフ
ィルタの時定数を、可変分周器で設定される分周比に応
じて変化可能に構成したことを特徴とする。すなわち、
ループフィルタは、時定数を設定するための抵抗とコン
デンサを備え、この抵抗の抵抗値を可変分周器の分周比
に応じて変化させる構成とする。
【0010】例えば、可変分周器はプログラム端子に入
力される信号に基づいて分周比が変化設定され、ループ
フィルタには第1及び第2の抵抗と、プログラム端子に
入力される信号によってON,OFF動作されるスイッ
チが設けられ、これらのスイッチのON,OFFにより
第1及び第2の抵抗の抵抗値を切り替えることにより、
分周比の変化に応じて時定数を変化させることが可能と
なる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の周波数シンセサイザ
の一実施形態のブロック図である。同図において、図3
と等価な構成部分については、同一の符号を付してあ
る。すなわち、周波数シンセサイザは基準発振器1と、
この基準発振器1と可変分周器3との位相差を検出する
位相検波器2と、この位相検波器2の出力を制御電圧に
変換するループフィルタ5と、その制御電圧に応じた周
波数信号を生成して前記可変分周器3に出力する電圧制
御発振器4とを備えている。
【0012】ここで、前記可変分周器3はプログラム端
子P0〜P3に加えられる信号によってその分周比Nが
決定される。また、ループフィルタ5は、増幅器6を主
体に構成されるが、ここでは増幅器6の入力側に接続さ
れる抵抗と、増幅器6の帰還側においてコンデンサCと
直列に接続される抵抗とがそれぞれ複数個、ここではそ
れぞれ4個の抵抗R11〜R14,R21〜R24で構
成される。そして、各抵抗と直列にそれぞれ開閉スイッ
チSW11〜SW14,SW21〜SW24が接続され
ており、これらのスイッチは前記可変分周器3にプログ
ラム端子P0〜P3に入力される信号に基づいてそれぞ
れ選択的にONされるように構成されている。なお、S
W11とSW21、SW12とSW22、SW13とS
W23、SW14とSW24はそれぞれ連動して同時に
ONされるように構成される。
【0013】このような、周波数シンセサイザにおいて
は、電圧制御発振器4の出力は可変分周器3において、
プログラム端子P0〜P3に入力される信号によって設
定される分周比Nによって分周され、位相検波器2に入
力される。そして、この位相検波器2において基準発振
器1からの基準信号と比較され、その位相差に応じた信
号が出力され、ループフィルタ5により制御電圧とさ
れ、これに基づいて電圧制御発振器4の発振周波数を制
御することで、任意の周波数の出力信号を出力すること
が可能とされる。
【0014】そして、このときループフィルタ5におい
ては、可変分周器3に設定される分周比Nに応じて、プ
ログラム端子P0〜P3に入力される信号に基づいてス
イッチSW11〜SW14,SW21〜SW24が選択
的にONされる。例えば、スイッチSW11とSW21
がONされたときには、ループフィルタ5では、抵抗R
11とR21が回路に接続された状態となり、これらの
抵抗とコンデンサCとでループフィルタ5における時定
数τ1,τ2が設定されることになる。
【0015】いま仮にプログラム端子P0〜P3に入力
される信号に基づいて可変分周器3の分周比がNaに設
定されたとすると、(1)式から、ループ利得Kaは、 Ka=Ko・Kd/Na …(4) となる。
【0016】したがって、(2)式における自然角周波
数ωmを変化させないためには、 ωma=(Ka/τ1)1/2 =所定値(ωm) …(5) となるように、ループ利得Kaに対応して時定数τ1を
設定すればよい。同様に、(3)式におけるダンピング
係数ζを変化させないためには、 ζa=τ2・ωma/2=所定値(ζ) …(6) となるように、自然角周波数ωmaに対して時定数τ2
を設定すればよい。
【0017】すなわち、分周比Naに設定されたとき
に、これらの時定数τ1,τ2を満たすように、予め抵
抗R11,R21の値をコンデンサCの値に基づいて設
定しておけば、前記(5),(6)式から得られる自然
各周波数ωmaとダンピング係数ζaをそれぞれ一定化
された所定値ωm,ζに保持することが可能となる。
【0018】したがって、可変分周器3における分周比
Nxに設定された際の抵抗R1xとR2xの各抵抗値
(x=1,2,3,4)を前記式(4)〜(6)を満た
すように設定しておけば、可変分周器3による分周比N
の変更にかかわらず、常に自然角周波数ωmとダンピン
グ係数ζを一定値に保持することができる。これによ
り、周波数シンセサイザの出力周波数に関係なく位相同
期ループの安定化が可能となり、したがって周波数シン
セサイザの周波数可変範囲を広くしても位相同期ループ
を安定に保持することが可能となる。
【0019】なお、図1に示した実施形態は本発明の一
例を示したものであり、種々の変形が可能である。例え
ば、抵抗R11〜R14,R21〜R24やスイッチS
W11〜SW14,SW21〜SW24における接続構
造として、例えば図2に示すような直列した複数の抵抗
R11〜R14に対して、これらをスイッチSW11〜
SW14で選択的或いは同時に短絡することで全体の抵
抗値を変化させて時定数を変化させるように構成しても
よい。ただし、この図2の構成におけるスイッチのオ
ン,オフ動作と抵抗値の関係は図1のものとは異なって
いる。
【0020】また、前記実施形態では、スイッチを選択
的にONさせる場合であるが、複数個を同時にONさせ
ることで、さらに時定数を細かく設定することも可能で
ある。さらに、接続される抵抗の数は前記実施形態に限
定されるものでないことは言うまでもない。或いは、前
記式における時定数τ1とτ2の間の整合性がとれる場
合には、コンデンサの値を変化させることで時定数を変
化させるように構成することも可能である。例えは、可
変容量コンデンサの容量値を電圧制御して変化させるこ
とで、時定数を分周比Nに対応して変化させることがで
き、この場合には構成部品点数を削減する上で有利とな
る。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、可変分周
器を備える位相同期ループの一部に設けられているルー
プフィルタの時定数を可変分周器で設定される分周比に
応じて変化可能に構成しているので、周波数シンセサイ
ザの出力信号の周波数を変化すべく可変分周器の分周比
を変化した場合でも、自然角周波数とダンピング係数の
変動を抑えてループの安定性が保持されるため、周波数
シンセサイザの出力周波数範囲を拡大した場合でも安定
な動作が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の周波数シンセサイザの一実施形態のブ
ロック回路図である。
【図2】本発明の変形例の一部の回路構成を示す図であ
る。
【図3】従来の周波数シンセサイザの一例のブロック回
路図である。
【符号の説明】
1 基準発振器 2 位相検波器 3 可変分周器 4 電圧制御発振器 5 ループフィルタ 6 増幅器 R11〜R14,R21〜R24 抵抗 C コンデンサ SW11〜SW14,SW21〜SW24 スイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧制御発振器の出力信号を可変分周器
    で分周し、分周された信号を基準信号と位相比較し、そ
    の位相比較出力をループフィルタを通して前記電圧制御
    発振器の制御電圧とする位相同期ループを備える周波数
    シンセサイザにおいて、前記ループフィルタの時定数を
    前記可変分周器で設定される分周比に応じて変化可能に
    構成したことを特徴とする周波数シンセサイザ。
  2. 【請求項2】 ループフィルタは、時定数を設定するた
    めの抵抗とコンデンサを備え、この抵抗の抵抗値を可変
    分周器の分周比に応じて変化させる請求項1の周波数シ
    ンセサイザ。
  3. 【請求項3】 ループフィルタは、増幅器と、その増幅
    器の入力側に接続される第1の抵抗と、増幅器の出力側
    から入力側に帰還されるコンデンサ及び第2の抵抗とを
    備え、前記第1及び第2の抵抗の抵抗値を分周比の変化
    に応じて変化させる請求項2の周波数シンセサイザ。
  4. 【請求項4】 可変分周器はプログラム端子に入力され
    る信号に基づいて分周比が変化設定され、ループフィル
    タには前記プログラム端子に入力される信号によってO
    N,OFF動作されるスイッチが設けられ、これらのス
    イッチのON,OFFにより第1及び第2の抵抗の抵抗
    値を切り替える請求項3の周波数シンセサイザ。
JP7240843A 1995-08-26 1995-08-26 周波数シンセサイザ Pending JPH0964733A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2380340A (en) * 2001-09-14 2003-04-02 Nec Corp PLL synthesiser in a cellular phone
GB2393863A (en) * 2001-09-14 2004-04-07 Nec Corp PLL synthesizer in a cellular phone

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US6727763B2 (en) 2001-09-14 2004-04-27 Nec Corporation PLL synthesizer in a cellular phone
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